Ley de gravitación de Newton en el espacio de De Sitter

dadas dos masas METRO y metro (con METRO metro ) en un fondo de De Sitter con constante cosmológica Λ > 0 y curvatura espacial positiva ( k = + 1 ). ¿Cuál es la fuerza gravitatoria correspondiente (semiclásica "newtoniana") entre METRO y metro ?

forma el gramo 00 componente de la solución estática de Schwarzschild-de Sitter de las ecuaciones de campo de Einstein, supongo ingenuamente

F GRAMO METRO metro r 2 + Λ C 2 3 metro r ,

con constante gravitatoria GRAMO y distancia r . En realidad, el segundo término de esta expresión es repulsivo. Como no he encontrado ninguna pista en la literatura, me gustaría abordar esta pregunta aquí.

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Respuestas (1)

Tu fuerza es correcta, esa es también la expresión para r ¨ en la métrica real de Schwarzschild De Sitter cuando establece las primeras derivadas de tiempo propias de las coordenadas espaciales en cero:

La ecuación geodésica da la componente radial de la 4-aceleración (en unidades naturales):

r ¨ = ( Λ r 3 3 ) r ˙ 2 r ( Λ r 3 3 r + 6 ) ( Λ r 3 3 r + 6 ) ( 3 r 3 ( θ ˙ 2 + pecado 2 θ   ϕ ˙ 2 ) + ( Λ r 3 3 ) t ˙ 2 ) 9 r 3

donde te pones r ˙ = θ ˙ = ϕ ˙ = 0 y enchufar

t ˙ = gramo t t   γ = 1   /   ( 1 2 / r Λ r 2 / 3 ) 1 v 2

con v = 0 , dónde v es la velocidad medida por Fido s local y estacionario (en relación con la masa dominante) , entonces se obtiene

r ¨ = 1 r 2 + Λ r 3

que es, en unidades naturales, la expresión que adivinaste correctamente. El overdot es la diferenciación con respecto al tiempo propio, pero en el límite newtoniano el tiempo propio y el tiempo coordenado son los mismos.

Esta ecuación asume la masa dominante en el centro, para una simulación de n cuerpos la r en el 1 / r 2 término es relativo a las masas y la r en el + Λ r / 3 término relativo al centro de su cuadrícula de coordenadas desde la cual todo lo demás acelera alejándose.

¿Puedes configurar r ˙ ( τ ) = 0 si r ¨ ( τ ) 0 ?
@Prahar - Sí, ya que para el límite newtoniano el r ¨ para un observador en caída libre es igual a la fuerza requerida para permanecer estacionario o a velocidad constante y es independiente de r ˙ , pero en el campo fuerte tendrías que distinguir entre los dos.
Puede establecer de forma independiente r ˙ ( τ ) solo en un momento especifico τ , no para todos τ . Si r ˙ ( τ ) = 0 para todos τ , entonces implica que r ¨ ( τ ) = 0 .
@Prahar: ahí es cuando integras las ecuaciones de movimiento para obtener tu posición por tiempo, no cuando encuentras el límite newtoniano para r ¨ donde el término depende de r ˙ desaparece no dije r ˙ es en realidad 0 , pero aquí no lo necesitamos en r ¨ .